[发明专利]一种移动式巷道全断面监测设备及其方法

权利要求书

1.一种移动式巷道全断面监测设备，其特征在于：包括：

设备外壳，组成监测设备的整体框架；

监测识别系统，安装在所述设备外壳上，用于测算设备行进过程中的三维行进轨迹和识别巷道的断面形态；

数据采集存储显示系统，安装在所述设备外壳上并与所述监测识别系统连接，用于存储和显示所述监测识别系统传输的数据，并精确定位巷道的裂隙与大变形的位置；

供电系统，安装在所述设备外壳上并与所述监测识别系统和数据采集存储显示系统连接，用于给所述监测识别系统和数据采集存储显示系统连接提供电量；

所述监测识别系统包括：

脉冲式行程传感器(15)，设置在整体设备后端的设备后轮(13)的中部，用于记录设备行进整个过程中的位移行程；

转向传感器(16)，设置在整体设备前端的设备转向轮(14)上，用于记录设备行进整个过程的转向数据；

三轴加速度传感器(17)，设置在所述设备外壳腔内中间部位，用于记录设备行进整个过程的加速度；

环向三维激光扫描仪(21)和广角球形摄像头(22)，设置在所述设备外壳的前端，分别用于扫描整个巷道断面的形态和采集图像；

标记钉(23)，设置在监测岩体上并与所述环向三维激光扫描仪(21)和广角球形摄像头(22)组成一套巷道的变形监测与行进轨迹的二次校正系统，通过区间设置标记钉(23)的方式进行数据的校验。

2.如权利要求1所述的移动式巷道全断面监测设备，其特征在于，所述环向三维激光扫描仪(21)和广角球形摄像头(22)通过伸缩机构可伸出所述设备外壳之外；

所述伸缩机构包括固定于设备外壳底部的支撑杆(18)，所述支撑杆(18)的上部设置有伸缩油缸(19)，所述伸缩油缸(19)的前端连接伸缩杆(20)，所述伸缩杆(20)上设置有所述环向三维激光扫描仪(21)和广角球形摄像头(22)。

3.如权利要求1所述的移动式巷道全断面监测设备，其特征在于，所述数据采集存储显示系统包括通过显示器转轴(10)可旋转的安装在所述设备外壳顶部的显示器(9)、安装在所述设备外壳内部的计算机主机(11)，所述显示器(9)、脉冲式行程传感器(15)、转向传感器(16)、三轴加速度传感器(17)、环向三维激光扫描仪(21)、广角球形摄像头(22)通过数据传输线(12)与所述计算机主机(11)连接，所述脉冲式行程传感器(15)、转向传感器(16)、三轴加速度传感器(17)、环向三维激光扫描仪(21)、广角球形摄像头(22)采集的数据传输到计算机主机(11)进行数据存储与分析。

4.如权利要求1所述的移动式巷道全断面监测设备，其特征在于，所述供电系统包括电池(24)、电池接口(25)、供电线(26)，所述电池接口(25)设置在电池(24)的中部，所述电池接口(25)的一端连接电池(24)，其另一端连接供电线(26)，所述供电线(26)将电池(24)的电量输送给所述监测识别系统和数据采集存储显示系统所有的用电设备。

5.如权利要求2所述的移动式巷道全断面监测设备，其特征在于，所述设备外壳包括设备底面板(2)、设备前侧面板(3)、设备后侧面板(4)、设备顶面板(5)，所述设备前侧面板(3)、设备后侧面板(4)分别设置在所述设备底面板(2)的前后两端，所述设备顶面板(5)通过焊接的形式与所述设备前侧面板(3)、设备后侧面板(4)焊接形成一个整体。

6.如权利要求5所述的移动式巷道全断面监测设备，其特征在于，所述设备前侧面板(3)上开有供所述环向三维激光扫描仪(21)和广角球形摄像头(22)伸出的开口；

在所述设备前侧面板(3)上于所述开口的上方设有监测头盖板(6)，所述监测头盖板(6)通过监测头盖板螺栓(7)与设备前侧面板(3)连接成为一个可以旋转的整体，旋转所述监测头盖板(6)可打开和关闭所述开口。

7.一种采用如权利要求1至6任一项所述的移动式巷道全断面监测设备的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：采用人工设置的方式将标记钉(23)按照一定间隔距离设置在待监测巷道的内部；

S20：安装并检查数据采集存储显示系统和供电系统；

S30：将设备推至第一个标记钉(23)处，待计算机主机(11)识别到标记钉(23)时，点击开始测量；

S40：通过脉冲式行程传感器(15)记录设备行进整个过程中的位移行程、转向传感器(16)记录转向数据、三轴加速度传感器(17)记录设备行进整个过程的加速度，通过位移行程与转向数据可定位设备行进过程的平面线路绘制；通过三轴加速度传感器(17)记录的加速度数值与时间对应测算出三轴位移数据，测算出设备行进过程中的三维行进轨迹；

S50：通过环向三维激光扫描仪(21)、广角球形摄像头(22)、标记钉(23)组成一套巷道的变形监测与行进轨迹的二次校正系统，环向三维激光扫描仪(21)扫描整个巷道断面的形态；广角球形摄像头(22)可识别标记钉(23)，通过区间设置标记钉(23)的方式进行数据的校验；通过三维行进轨迹与裂隙位置的匹配，精确定位巷道的裂隙与大变形的位置；

S60：测量完毕，监测测量数据是否有效，数据有效后，通过计算机主机(11)控制伸缩油缸(19)工作，将伸缩杆(20)缩回，监测头盖板(6)闭合设备前侧面板(3)上的开口；关闭计算机主机(11)，通过旋转显示器转轴(10)将显示器(9)旋转放倒，并拆卸电源。